模擬移動床
製造業において、擬似移動床（SMB）プロセスは、クロマトグラフィー分離を実施するための高度に設計されたプロセスです。このプロセスは、1つの化合物または1つのクラスの化合物を1つ以上の他の化合物から分離し、単純な（バッチ）クロマトグラフィーで得られるよりも低コストで、大量の精製または濃縮された物質を提供するために使用されます。単純なカラム精製でできない分離や精製は提供できません。このプロセスはかなり複雑です。このプロセスがクロマトグラフィー精製にもたらす唯一の利点は、劇的に低いコストで大量の高度に精製された物質を製造できることです。コスト削減は、クロマトグラフィー分離媒体固定相の使用量が少ないこと、連続的で高い生産速度、および溶媒とエネルギーの必要量の減少によって実現されます。この経済性の向上は、固定相を無制限に長くし、プロセスへの非常に高い溶質負荷を可能にするバルブとカラムの配置によってもたらされます。
従来の製造クロマトグラフィーにおける移動床法では、原料の流入と分析物の回収は同時かつ連続的に行われるが、連続移動床の実現には実用上の困難が伴うため、擬似移動床法が提案された。擬似移動床法では、移動床を移動させる代わりに、原料入口、溶媒または溶離液入口、そして目的の生成物出口と不要な生成物出口の位置が連続的に移動することで、固体粒子の連続的な流れと、固体粒子の反対方向への液体の連続的な流れを伴う、あたかも移動床であるかのような印象を与える。[ 1 ] [ 2 ]
工事
具体的には、SMBシステムは2つ以上の同一カラムで構成され、それらはマルチポートバルブを介して移動相ポンプに接続され、互いに接続されています。配管は以下のように構成されています。
- a) すべての列が直列に接続され、単一の連続したループを形成します。
- b) 通常、各カラムの間には、流入する原料混合物、流出する精製された高速成分、流出する精製された低速成分、および流入する溶媒または溶出液の 4 つのプロセス ストリームが設けられます。
そして
- c) 各プロセス ストリーム (2 つの入口と 2 つの出口) は、設定された時間 (ステップ時間) 後に同じ方向に進みます。
利点
SMB は、カラム容量が少なく、クロマトグラフィー分離媒体 (「パッキング」または「固定相」) が少なく、溶媒とエネルギーの使用が少なく、必要な労力も大幅に少なくなるため、生産コストが低くなります。
工業規模では、SMBクロマトグラフィー分離装置は連続運転されるため、バッチクロマトグラフィーよりも樹脂と溶媒の使用量が少なくて済みます。連続運転により、運転管理が容易になり、生産プラントへの統合も容易になります。
欠点
SMBの欠点は、単一カラム操作に比べて投資コストが高く、複雑性が高く、メンテナンスコストも高いことです。しかし、これらの欠点は、単純なバッチ分離に比べて収率が高く、溶媒消費量が大幅に少なく、生産性も大幅に高いことで効果的に補われます。
精製、特に多成分混合物から中間体となる単一成分または画分を分離する場合、SMBは理想的ではありません。通常、単一のSMBでは2つの画分しか分離できませんが、SMBを連続して使用することで、複数の画分を分離し、多成分混合物から1つ以上の生成物を精製することができます。SMBは溶媒グラジエントには適していません。一部の生体分子の精製には、溶媒グラジエント精製が適している場合があります。2つの画分制限を克服し、グラジエントを適用できる連続クロマトグラフィー技術として、マルチカラム向流溶媒グラジエント精製（MCSGP）があります。[ 3 ]
アプリケーション
サイズ排除クロマトグラフィーでは、分離プロセスがエントロピーによって駆動されるため、カラムの分解能を温度勾配や溶媒勾配によって向上させることはできません。そのため、これらの分離では、分離対象となる分子または粒子間の有効な保持時間差を拡大するために、SMB（擬似移動床クロマトグラフィー）がしばしば必要となります。SMBは、異なるキラリティーを持つ分子の分離を大規模に行う必要がある製薬業界でも非常に有用です。例えば、高果糖コーンシロップ中の果糖、アミノ酸、生物学的酸などの工業規模での精製には、生産の経済性を向上させるために擬似移動床クロマトグラフィーが用いられます。
参照
参考文献
- ^ Bailly, M.およびNicoud, R.-M.（LSGC-ENSIC、1, rue Grandville, 54001 NancyおよびSEPAREX、5, rue Monod, 54250, Champigneulle、フランス）：擬似移動床：精製のための強力なプロセス
- ^ Rivat, C. および Stoltz, JF (国立医療研究所 (フランス)) (1993)。血液タンパク質のバイオテクノロジー - 精製、臨床および生物学的応用。ジョン・リビー・ユーロテキスト。ISBN 2-7420-0007-0。
{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ 「連続研磨プロセス：MCSGP」（http） . 2016年8月8日閲覧。
